DE1173993B - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-anordnung mit einlegierten Elektroden - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einlegierten Elektroden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Tunneldiode, durch Einlegieren einer Metallpille in einen Halbleiterkörper.
• Der Grundgedanke der Erfindung ist. der, die Legierungspille ohne die Anwendung von zusätzlichen Mitteln, wie z. B. Legierungsformen, die zu einer Verunreinigung der Halbleiteroberfläche und/oder der Legierungspille führen können, an einer definierten Stelle der Halbleiteroberfläche einzulegieren. Die Verwendung von Legierungsformen ist vor allem bei der Herstellung von Tunneldioden auch deshalb von Nachteil, da bei diesen nach dem Einlegieren eine möglichst rasche Abkühlung erfolgen soll. Um die zu erreichen, ist eine kleine Masse des zu erhitzenden Objekts erwünscht; diese Masse wird durch die Verwendung von Legierungsformen vergrößert.
• Es ist bereist ein Legierungsverfahren bekannt, bei dem die Metallpille unter Verwendung eines beim Legieren verdampfenden organischen Materials zum Festlegen des Legierungsmaterials in den Halbleiterkörper einlegiert wird. Bei diesem Verfahren wird das Elektrodenmetall zunächst in ein Rohr aus isolierendem organischem Stoff eingeführt, das dann koaxial zu einer im Halbleiterkörper angebrachten Vertiefung auf den Halbleiterkörper aufgebracht wird. Das Elektrodenmetall wird dann durch Erhitzen in diesen einlegiert. Während des Einlegierens verdampft das für das Rohr verwendete Material ganz oder teilweise.
• Demgegenüber wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers an der Legierungsstelle mit einem organischen Klebemittel, das reduzierend auf die Oxyd-Schicht der Metallpille wirkt und beim Einlegieren rückstandslos verdampft, versehen wird und darauf dann die Metallpille festhaftend aufgebracht und justiert sowie ganz mit dem Klebemittel benetzt und schließlich in den Halbleiterkörper einlegiert wird.
• Beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Metallpille also auf die mit einem organischen Klebemittel versehene Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht. Dadurch kann die Justierung der Metallpille auch bei sehr kleinen Elektroden auf einfache Weise erfolgen, während beim bekannten Verfahren die Herstellung von Rohren mit sehr kleinem Durchmesser notwendig ist.
• Durch die Verwendung eines organischen Klebemittels, das reduzierend auf die Oxydhaut der Metallpille wirkt, und durch das Benetzen der ganzen Metallpille mit diesem Klebemittel wird während des Einlegierens der Pille die Bildung einer Oxydhaut auf der ganzen Oberfläche der Pille verhindert. Damit wird nicht nur der Benetzungsvorgang zwischen dem Halbleiterkörper und der Pille gefördert, sondernot darüber hinaus auch die Bildung von Oxydschollen in der flüssigen Pille, die den Legierungsvorgang stören, verhindert. Da das Klebemittel beim Legieren rückstandslos verdampft, also auch die Pillenoberfläche nach dem Legieren wieder unbedeckt ist, kann die Stromzuführung ohne weiteres an der Pille angebracht werden.
• Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden vorteilhafterweise solche organischen Klebemittel verwendet, die schon bei möglichst niedrigen Temperaturen rückstandslos verdampfen. Durch die rückstandslose Verdampfung wird gewährleistet,. daß das Klebemittel die zu erzielenden elektrischen Eigenschaften der Halbleiteranordnung nicht beeinflußt. Erfolgt die Verdampfung bei niedrigen Temperaturen, so kann auch die Legierungstemperatur gering gehalten werden. Dies ist in vielen Fällen z. B. dann von Bedeutung, wenn möglichst steile pn-Übergänge erzielt werden sollen, d. h. eine merkliche Diffusion von Störstoffen aus der flüssigen Legierung in den festen Halbleiterkörper während des Legierungsprozesses verhindert werden muß.
• Es ist weiter günstig, wenn das Klebemittel eine reduzierende Wirkung auf die Oxydschicht der Metallpille und/oder des Halbleiterkörpers ausübt, also als Flußmittel wirkt.
• Als Klebemittel kann z. B. Hydrochinon, z. B. in alkoholischer Lösung, verwendet werden. Diese Lösung wird unter dem Mikroskop auf die Stelle des Halbleiterkörpers aufgetragen, auf die die Legierungspille aufgebracht werden soll. Nach dem Aufbringen der Metallpille wird zweckmäßig auch diese mit der Lösung benetzt. Dadurch wird auch beim Abdampfen des Alkohols mit Sicherheit ein Festkleben der Metallpille auf dem Halbleiterkörper gewährleistet. Es ist zweckmäßig, als Lösungsmittel einen Alkohol zu verwenden, der schon bei relativ niedrigen, d. h. unterhalb der Verdampfungstemperatur des Hydrochinon liegenden Temperaturen abdampft, also z. B. Äthylalkohol. Das Hydrochinon sublimiert, ohne sich zu zersetzen, bei etwa 285° C und kann daher auch bei Legierunsprozessen, die bei niedrigen Temperaturen (> 285° C) durchgeführt werden, mit Vorteil Verwendung finden. Weiter reduziert es die oberflächlichen Oxydschichten der Metallpille und des Halbleiterkörpers und wirkt somit gleichzeitig als Flußmittel.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung kann z. B. zum Herstellen einer in der Figur dargestellten Halbleiteranordnung benutzt werden. Der Halbleiterkörper 1 besteht aus p-leitendem Gailiumarsenid und wird vor dem Legierungsvorgang auf eine Metallplatte 6, die als elektrischer Anschluß dient, aufgebracht. In diesen Halbleiterkörper ist eine aus einer Zinn-Silber-Legierung bestehende Metallpille 2 unter Bildung eines pn-Überganges 3 einlegiert. Die Zone 4 hat dann den entgegengesetzten Leistungstyp wie der Halbleiterkörper 1. Eine derartige Anordnung findet, mit einem Anschluß 5 versehen und in ein Gehäuse eingebaut, wobei die Metallplatte 6 z. B. die Grundplatte des Gehäuses bildet, vor allem als Tunneldiode Verwendung. Bei derartigen Anordnungen sind die beiden den pn-Übergang bildenden Zonen bis über die Entartungskonzentration dotiert.
• Die Verwendung einer Zinn-Silber-Legierung hat gegenüber reinem Zinn den Vorteil, daß die Oberflächenspannung verringert und der Benetzungsvorgang dadurch begünstigt wird. Zur Herstellung dieser Anordnung wird der Halbleiterkörper 1 an der Stelle, an der die Legierungspille aufgebracht werden soll, mit einer Lösung von Hydrochinon in Äthylalkohol versehen und nach dem Aufbringen der Metallpille 2 auch diese mit der Lösung benetzt. Die Legierungspille kann so festhaftend aufgebracht und auf dem Halbleiterkörper in der gewünschten Lage justiert werden. Darauf wird das System sehr rasch (in etwa 3 Sekunden) auf 700° C erhitzt und ebenfalls sehr rasch (in etwa 3 Sekunden) wieder auf Zimmertemperatur abgekühlt. Während des Legierungsprozesses verdampft das Klebemittel rückstandslos und kann somit nicht zu einer Störung der Eigenschaften des Systems führen. Der so hergestellte pn-Übergang ist sehr steil und daher besonders für Tunneldioden geeignet.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung kann aber auch zum Herstellen anderer Halbleiteranordnungen mit einlegierten Elektroden, wie z. B. von Germanium- und Silizium-Transistoren und -gleichrichtem oder Fotoelementen mit Vorteil Anwendung finden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Tunneldiode, durch Einlegieren einer Metallpille in einen Halbleiterkörper unter Verwendung eines beim Legieren verdampfenden organischen Materials zum Festlegen des Legierungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers an der Legierungsstelle mit einem organischen Klebemittel, das reduzierend auf die Oxydschicht der Metallpille wirkt und beim Einlegieren rückstandslos verdampft, versehen wird und darauf dann die Metallpille festhaftend aufgebracht und justiert sowie ganz mit dem Klebemittel benetzt und schließlich in den Halbleiterkörper einlegiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebemittel verwendet wird, das reduzierend auf die Oxydschicht des Halbleiterkörpers wirkt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebemitel Hydrochinon, z. B. in alkoholischer Lösung, verwendet wird. 4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf das Herstellen einer Halbleiteranordnung durch Einlegieren einer aus einer Zinn-Silber-Legierung bestehende Metallpille in einen aus p-leitendem Galliumarsenid bestehenden Halbleiterkörper. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1099 644; französische Patentschrift Nr. 1133 880; »Zeitschrift für Naturforschung«, Bd. 14a, H. 12, 1959, S. 1072,1073; »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Vol.
3. 3, Dezember 1960, S. 25.